Abordagem fuzzy para caracterização de incertezas estruturais e quantificação de riscos hidrológicos: estudo de caso do reservatório Orós no semiárido brasileiro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Raulino, João Batista de Sousa
Data de Publicação: 2022
Outros Autores: Malveira, Vanda Tereza Costa, Lima Neto, Iran Eduardo
Tipo de documento: Artigo
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/69157
Resumo: In Water Resources studies, the identification and characterization of uncertainties are important steps in the modeling of water systems, as they allow an understanding of the interactions between data, parameters and model structure. The risk of a system depends on the uncertainties present and how much they can make it vulnerable to external loads. Uncertainties are, therefore, the background where risks are generated. This research aimed to demonstrate the applicability of Triangular Fuzzy Numbers (NFTs) in the identification and characterization of hydrological uncertainties, as well as using them to quantify the risks of the associated water system. The methodology consisted of identifying and classifying the uncertainty in the streamflow due to two different sources that contrast regarding the drainage area of the Orós reservoir sub-basin, located in the State of Ceará, Brazil, characterizing it using NFTs and quantifying the fuzzy risk associated with using one or the other in the process of generating hydrological information. The results showed that the identified uncertainty is a structural uncertainty, and it was possible to characterize it through the characteristic elements of the NFT considering the semi-arid characteristics. The calculated risks demonstrate that considering the streamflow provided by the National Water Agency (ANA) instead of that from the Water Resources Management Company (COGERH) can affect the capacity of the system. In the numerical example to illustrate the impact of structural uncertainty, yield, a significant impact was observed on the real capacity of the water system. The risk of failure of the yield, determined from ANA’s data, was 24% higher than the 10% used to estimate the yield, when compared to the yield generated from COGERH’s data. The FTNs were able to characterize and quantify the risk of structural uncertainty in the studied system, demonstrating that the NFT is an applicable and useful tool in obtaining hydrological information for the Management of Water Resources.
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This research aimed to demonstrate the applicability of Triangular Fuzzy Numbers (NFTs) in the identification and characterization of hydrological uncertainties, as well as using them to quantify the risks of the associated water system. The methodology consisted of identifying and classifying the uncertainty in the streamflow due to two different sources that contrast regarding the drainage area of the Orós reservoir sub-basin, located in the State of Ceará, Brazil, characterizing it using NFTs and quantifying the fuzzy risk associated with using one or the other in the process of generating hydrological information. The results showed that the identified uncertainty is a structural uncertainty, and it was possible to characterize it through the characteristic elements of the NFT considering the semi-arid characteristics. The calculated risks demonstrate that considering the streamflow provided by the National Water Agency (ANA) instead of that from the Water Resources Management Company (COGERH) can affect the capacity of the system. In the numerical example to illustrate the impact of structural uncertainty, yield, a significant impact was observed on the real capacity of the water system. The risk of failure of the yield, determined from ANA’s data, was 24% higher than the 10% used to estimate the yield, when compared to the yield generated from COGERH’s data. The FTNs were able to characterize and quantify the risk of structural uncertainty in the studied system, demonstrating that the NFT is an applicable and useful tool in obtaining hydrological information for the Management of Water Resources.Nos estudos de Recursos Hídricos, a identificação e a caracterização das incertezas são etapas necessárias e importantes da modelagem dos sistemas hídricos, pois permitem ter um entendimento das interações entre os dados, parâmetros e estrutura do modelo. O risco de um sistema depende das incertezas presentes e o quanto elas podem torná-lo vulnerável a solicitações externas. As incertezas são, portanto, o plano de fundo onde os riscos são gerados. Este trabalho teve como objetivo demonstrar a aplicabilidade do Números Fuzzy Triangulares (NFTs) na identificação e caracterização de incertezas hidrológicas em um exemplo simples, bem como utilizá-los para quantificar os riscos do sistema hídrico associado. A metodologia consistiu em identificar e classificar a incerteza na vazão afluente em razão de duas fontes distintas que contrastam quanto à área de drenagem da sub-bacia do reservatório Orós, localizado no Estado do Ceará, Brasil, caracterizá-la utilizando NFTs e quantificar o risco fuzzy associado em usar uma ou outra no processo de geração de informações hidrológicas. Os resultados demonstraram que a incerteza identificada é estrutural, sendo que foi possível caracterizá-la por meio dos elementos característicos do NFT considerando as características de regiões semiáridas. Os riscos calculados demonstram que considerar a vazão afluente fornecida pela Agência Nacional de Águas (ANA) em vez da da Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos do Ceará (COGERH) pode afetar a real capacidade do sistema. No exemplo numérico para ilustrar o impacto da incerteza estrutural, vazão regularizada, observou-se um impacto significativo sobre a real capacidade do sistema hídrico. O risco de falha da vazão regularizada, determinada a partir dos dados da ANA, foi 24% maior dos que os 10% usados para estimar a vazão regularizada, quando comparado com a vazão regularizada gerada a partir dos dados da COGERH. Os NFTs conseguiram caracterizar e quantificar o risco da incerteza estrutural no sistema estudado, demonstrando que o NFT é uma ferramenta aplicável e útil na obtenção de informações hidrológicas para gerenciamento de recursos hídricos em bacias semiáridas.Revista DAE2022-11-08T17:31:27Z2022-11-08T17:31:27Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/articleapplication/pdfLIMA NETO, I. E.; MALVEIRA, V. T. C.; RAULINO, J. B. S. Abordagem fuzzy para caracterização de incertezas estruturais e quantificação de riscos hidrológicos: estudo de caso do reservatório Orós no semiárido brasileiro. Revista DAE, São Paulo, v. 70, n. 234, p. 185-201, jan./mar. 2022. 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